- Ph−ơng pháp bao hình là ph−ơng pháp cắt răng mà dụng cụ cắt không cần có biên dạng l− ỡi cắt là rãnh răng Quá trình cắt răng diễn ra liên tục, khi cắt dụng
9.10.2- Gia công bánh răng côn
Gia công bánh răng côn thuộc loại công việc khó trong sản xuất. Tùy theo yêu cầu sử dụng mà bánh răng côn có nhiều loại khác nhau:
* Nếu căn cứ vào h−ớng răng thì chia bánh răng côn thành: - Răng thẳng.
- Răng nghiêng. - Răng xoắn (cong).
+ Răng cong cung tròn. + Răng cong thân khai. + Răng cong epixicloid.
Răng thẳng Răng nghiêng Răng cong
Hình 9.31- Các loại bánh răngcôn.
* Nếu căn cứ vào vị trí t−ơng quan giữa hai trục quay có thể chia bánh răng côn thành loại có hai trục giao nhau (vuông góc hoặc không vuông góc) và loại có trục chéo nhau.
O
E
Hình 9.32- Sơ đồ vị trí trục của truyền độngbánh răng côn.
* Nếu dựa vào chiều cao răng có thể chia bánh răng côn thành: loại răng có chiều cao đều và loại răng có chiều cao thay đổi.
O
a) Gia công bánh răng côn răng thẳng
c Ph−ơng pháp định hình
* Phay định hình:
Theo ph−ơng pháp này thì dụng cụ cắt có prôfin giống nh− prôfin của rãnh răng đ−ợc gia công, trong tr−ờng hợp này là dao phay môđun (đĩa và ngón). Công việc gia công sẽ đ−ợc thực hiện trên máy phay vạn năng có ụ phân độ.
δ 1 2 b1 L b2
Hình 9.34- Sơ đồ phay bánh răng côn răng thẳng
bằng dao phay đĩa định hình.
ụ phân độ
Chi tiết đ−ợc gá vào ụ phân độ đã nghiêng đi một góc phù hợp với góc côn ở chân răng. Mỗi một rãnh răng đ−ợc phay qua 3 b−ớc:
ϕ
- Phay phần vật liệu 1 của rãnh, chiều rộng này tối đa bằng chiều rộng đầu nhỏ của rãnh răng.
- Phay tiếp phần vật liệu 2 bằng cách quay bánh răng đi một góc ϕ.
- Phay phần còn lại bằng cách quay bánh răng một góc ϕ về phía ng−ợc lại. Góc nghiêng δ của trục ụ chia độ đ−ợc xác định căn cứ vào góc côn chân răng trên bản vẽ. Còn góc xoay ϕ của bánh răng đ−ợc tính bằng:
L . 2 b b tgϕ= 1− 2
Ph−ơng pháp này th−ờng dùng trong sản xuất đơn chiếc và loạt nhỏ để gia công các bánh răng có cấp chính xác 9 ữ 11; gia công các bánh răng có môđun lớn.
* Bào theo d−ỡng:
Sử dụng ph−ơng pháp này để gia công bánh răng côn răng thẳng có đ−ờng kính và môđun lớn.
D−ỡng có bề mặt làm việc t−ơng đ−ơng mặt thân khai của mặt bên răng gia công.
Ph−ơng pháp này
rất thích hợp với các nhà máy chế tạo máy hạng nặng.
* Chuốt định hình:
Trong ngành ôtô, gần đây th−ờng dùng ph−ơng pháp chuốt định hình với dao chuốt hình tròn để cắt các bánh răng côn có môđun nhỏ và trung bình trên máy chuốt răng chuyên dùng. Ph−ơng pháp này th−ờng sử dụng trong sản xuất loạt
Hình 9.36- Sơ đồ chuốt bánh răng côn răng thẳng.
lớn, hàng khối vì năng suất rất cao nh−ng biên dạng chỉ gần là thân khai.
d Ph−ơng pháp bao hình
Khi gia công bánh răng côn theo ph−ơng pháp bao hình thì răng đ−ợc tạo nên bởi sự lăn của côn chia bánh răng theo mặt phẳng chia của bánh dẹt sinh. Bánh dẹt sinh đ−ợc coi là bánh răng côn có góc đỉnh của côn chia là 1800. Prôfin răng đ−ợc tạo nên bằng sự lăn t−ơng đối của dụng cụ cắt và bánh răng gia công.
Dụng cụ cắt có l−ỡi cắt dạng hình thang, thực hiện chuyển động đến đỉnh đi lại theo h−ớng côn chia của bánh răng. Dụng cụ cắt đ−ợc gá trên một đầu dao mà dầu dao này phải thực hiện chuyển động ăn khớp với bánh răng gia công.
* Phay bao hình bằng hai dao phay đĩa:
Ph−ơng pháp này có quá trình cắt đ−ợc thực hiện bằng hai dao phay đĩa nh−ng nghiêng về hai phía và cùng nằm trong một rãnh răng gia công. Dao có đ−ờng kính lớn, dạng răng chắp, mặt bên là cạnh của hình thang giống dạng răng của thanh răng. Các mảnh l−ỡi cắt của dao này nằm xen giữa các mảnh l−ỡi cắt của dao kia.
Trục chính của hai dao phay đĩa đ−ợc đặt trên mặt đầu của một bàn tr−ợt quay mà số vòng quay nd của nó liên hệ với số vòng quay nc của bánh răng tạo nên chuyển động lăn giữa l−ỡi cắt và mặt bên của bánh răng gia công.
S v
nc n
d
Các dao phay thực hiện chuyển động quay để cắt và có thêm chuyển động thẳng đứng để cắt hết chiều rộng răng (nếu đ−ờng kính của dao lớn hơn nhiều chiều rộng bánh răng thì không cần).
Sau khi gia công xong một rãnh, bàn quay (mang dao) quay đến vị trí ban đầu, vật gia công đ−ợc quay đi một b−ớc bằng dụng cụ chia độ và tiếp tục gia công.
Hình 9.37- Phay bánh răng côn răng thẳng bằng hai dao phay đĩa bao hình
* Bào răng bao hình:
Bào răng bao hình th−ờng đ−ợc sử dụng để gia công các bánh răng côn có môđun nhỏ.
Ph−ơng pháp này có tính vạn năng cao, đảm bảo chất l−ợng gia công bằng dụng cụ đơn giản, rẻ tiền. Tuy nhiên, vì năng suất thấp, do đó nó chỉ đ−ợc dùng trong sản xuất đơn chiếc và hàng loạt nhỏ.
Trong quá trình cắt, bánh răng gia công và bánh dẹt sinh ăn khớp với nhau. Các dao bào răng thực chất là một răng của bánh dẹt sinh, còn l−ỡi cắt thẳng của dao là các phía của các răng kề nhau của bánh dẹt sinh.
Máy bào răng cổ điển Bilgram Reinecker đ−ợc coi là loại máy bao hình gia công bánh răng lâu đời nhất. Hiện nay, tuy không còn đ−ợc sử dụng để gia công nữa nh−ng nhờ vào nó ta dễ nhận thực đ−ợc nguyên lý gia công bánh răng côn răng thẳng bằng ph−ơng pháp bao hình. 1 2 3 4 5 6 8 9 K K K-K 5 6 10 7
Hình 9.38- Sơ đồ nguyên lý của máy bào răng Bilgram Reinecker
- Trục vít 1 truyền chuyển động quay cho giá 3 qua bánh vít 2, giá 3 mang cả trục 4 quay quanh tâm của nó. Cam 5 là một nửa hình elip đ−ợc hai băng thép 10 giữ cho luôn luôn tiếp xúc với mặt phẳng 6 và chỉ có thể lăn không tr−ợt trên đó. Cam 5 giữ vai trò nh− một mặt nón có góc đỉnh đúng bằng nón chia của bánh răng gia công 8. Khi trục 4 quay quanh trục của giá 3 buộc cam 5 phải lăn không tr−ợt trên mặt 6 làm cho bánh răng gia công 8 vừa quay trục của nó vừa quay quanh trục của giá 3. Nh− vậy, bánh răng gia công 8 đã thực hiện đúng chuyển động ăn khớp với bánh dẹt sinh 9 t−ởng t−ợng đứng yên. Dao 7 chỉ có chuyển động tới lui để cắt gọt, quỹ đạo của l−ỡi cắt chính là một cạnh răng của bánh dẹt sinh t−ởng t−ợng 9.
- Ph−ơng pháp này mỗi lần gia công đ−ợc một cạnh bên của răng, gia công xong, ng−ời ta tiến hành phân độ để gia công tiếp cạnh bên của răng tiếp theo. Khi đã gia công xong cạnh bên của tất cả các răng, để gia công các cạnh bên đối diện của các răng, bánh răng gia công vẫn đ−ợc gá đặt nh− cũ nh−ng dao sẽ đ−ợc thay bằng dao khác có l−ỡi cắt ng−ợc với l−ỡi cắt ban đầu.
Vì mỗi lần chỉ cắt một bên cạnh răng nên bào một dao cho năng suất thấp. Do vậy để năng cao năng suất, ngày nay ng−ời ta th−ờng dùng ph−ơng pháp bào bằng hai dao với dao vừa có chuyển động cắt, vừa có chuyển động bao hình do giá dao lắc l− quay quanh trục của nó; còn chi tiết chỉ quay quanh trục của nó.
Hình 9.40- Kết cấu của đầu dao. Hình 9.39- Sơ đồ bào bao hình bằng hai dao.
Khi cắt, mỗi dao cắt một cạnh bên của răng và hai dao luôn chạy ng−ợc chiều nhau để khử quán tính. Giá dao (có bánh dẹt sinh t−ởng t−ợng) chỉ quay lắc l− vì nếu quay toàn vòng thì cần thêm một bàn dao nữa, sẽ rất phức tạp.
b) Gia công bánh răng côn răng cong
Bánh răng côn răng cong đ−ợc sử dụng nhiều vì những tính chất nổi trội nh−
khả năng truyền mômen xoắn lớn, truyền động êm, ít ồn, hệ số trùng khớp cao, có thể đạt đ−ợc tỷ số truyền lớn với không gian t−ơng đối bé. Tuy nhiên, bánh răng côn răng cong lại có lực chiều trục lớn (hơn bánh răng côn răng thẳng).
Về mặt chế tạo bánh răng côn răng cong đòi hỏi phải có thiết bị phức tạp chuyên dùng nh−ng do có thể cắt đ−ợc liên tục nên năng suất đạt đ−ợc cao.
Nếu trên bánh dẹt sinh có một vòng tròn bán kính Ra luôn luôn lăn không tr−ợt với một vòng tròn bán kính rs trên đầu dao thì quỹ đạo chuyển động t−ơng đối của một l−ỡi cắt sẽ vạch trên bánh dẹt sinhmột đ−ờng cong:
- Khi rs = 0, ta có đ−ờng cung tròn, hay sẽ đ−ợc bánh răng côn dạng cung tròn (còn gọi là răng hệ Gleason). Loại này có chiều cao răng thay đổi.
- Khi rs ≠ 0, ta có đ−ờng cong epixicloid, hay sẽ đ−ợc bánh răng côn dạng epixicloid (còn gọi là răng hệ Mammano). Loại này có chiều cao răng không đổi. - Khi rs = ∞, ta có đ−ờng thân khai, hay sẽ đ−ợc bánh răng côn dạng cung thân khai (còn gọi là răng hệ Klingelnberg).
c Gia công bánh răng dạng cung tròn
Hiện nay, loại bánh răng côn dạng cung tròn đ−ợc sử dụng phổ biến. Gia công loại này đ−ợc thực hiện trên máy Gleason bằng ph−ơng pháp bao hình với đầu dao phay. Nguyên lý làm việc của máy dựa trên sự ăn khớp (hay lăn) giữa bánh dẹt sinh với bánh răng gia công.
Chi tiết Ra Bánh dẹt sinh Dao O nct nbds nd
Hình 9.41- Sơ đồ gia côngbánh răngcôn răng dạng cung tròn
Khi gia công, đầu dao gồm nhiều dao có dạng hình thang đ−ợc lắp trên một vòng tròn, th−ờng đ−ợc bố trí một l−ỡi cắt phía ngoài, một l−ỡi cắt trong liên tiếp nhau. Các l−ỡi cắt đóng vai trò một răng của bánh dẹt sinh ở vị trí cắt.
Chi tiết đ−ợc lắp trên trục chính máy và đỉnh nón chia của chi tiết đ−ợc gá đặt trùng với đỉnh của bánh dẹt sinh.
Chuyển động quay của đầu dao và số dao trên đó không bị ràng buộc bởi một tỷ số truyền nào cả mà chỉ phụ thuộc vào các yếu tố cắt gọt.
Tr−ớc lúc bắt đầu làm việc, vật đ−ợc dịch chuyển h−ớng kính để lấy chiều sâu rãnh răng. Ngoài chuyển động quay quanh trục của mình để tạo vận tốc cắt, đầu dao còn đ−ợc quay cùng với đĩa gá thực hiện chuyển động ăn khớp của bánh dẹt sinh với chi tiết gia công. Mặt phẳng đầu răng của dao phải tiếp xúc với mặt nón chân răng của chi tiết và lăn không tr−ợt trên nhau, cho nên giữa chuyển động lắc l− của đầu máy (chuyển động ăn khớp của bánh dẹt sinh) với chuyển động của chi tiết phải thoả mãn tỷ số truyền thích hợp.
Hình 9.42- Gia công báng răng côn cung tròn.
Dạng răng cung tròn là loại bánh răng côn duy nhất có thể tiến hành mài biên dạng đ−ợc. Nguyên lý gia công khi mài cũng giống nh− khi cắt răng.
d Gia công bánh răng dạng epixicloid
Gia công răng côn dạng epixicloid đ−ợc tiến hành trên máy Oerlikon với năng suất cao vì kết cấu máy và đầu dao cho phép gia công liên tục và đồng thời trên tất cả các răng bằng sự lăn của dao và chi tiết gia công nh− khi phay lăn răng bánh răng trụ.
Vì đ−ờng epixicloid là đ−ờng đ−ợc tạo nên từ một điểm trên một vòng tròn lăn không tr−ợt trên một đ−ờng cong, do đó để gia công răng có dạng đ−ờng epixicloid thì việc gá đặt giống nh− gia công răng dạng cung tròn chỉ khác ở việc bố trí các l−ỡi cắt trên đầu dao quay.
Các l−ỡi cắt đ−ợc bố trí trên đầu dao (là một đĩa phẳng) theo dạng đ−ờng Archimede, ứng với một đ−ờng Archimede là một dao (từ 3 ữ 5 l−ỡi cắt) tạo thành một răng thanh răng. Có thể dùng một dãy dao
Hình 9.43- Sơ đồ bố trí dao.
hoặc nhiều dãy dao (th−ờng từ 2 ữ 9 dãy).
Khi gia công, dụng cụ cắt và bánh răng gia công phải thực hiện sự ăn khớp của bánh răng côn với bánh dẹt sinh t−ởng t−ợng.
Dao
Bánh dẹt sinh Ra
Od rs
Hình 9.44- Sơ đồ nguyên lý tạo h−ớng răng. Hình 9.45- Gia công răng côn cung epixicloid.
Cũng giống nh− ph−ơng pháp gia công dạng cung tròn, bánh dẹt sinh đ−ợc thay bằng đĩa gá quay với tốc độ nd mà trên đó có đặt đầu dao phay quay với tốc độ v với tâm quay lệch so với tâm của đĩa gá.
Prôfin răng của bánh dẹt sinh chính là prôfin răng dao, nó có dạng hình thang và mặt bên của răng tạo ra đ−ờng xycloid kéo dài.
Góc của côn chia cũng t−ơng tự nh− góc côn của chân răng và đỉnh răng, có nghĩa là với ph−ơng pháp này sẽ tạo ra răng có chiều cao không đổi.
Trong quá trình gia công, ngoài chuyển động ăn khớp, đầu dao không quay độc lập nh− khi cắt răng dạng cung tròn mà có mối liên hệ với chuyển động quay của bánh răng gia công qua xích phân độ.
e Gia công bánh răng dạng thân khai
Gia công bánh răng côn có răng dạng thân khai đ−ợc thực hiện trên máy Klingelberg bằng một dao phay lăn đặc biệt.
Dao phay lăn có dạng côn, răng của dao đ−ợc phân bố trên đ−ờng xoắn vít côn mà b−ớc của nó trên đ−ờng côn chia là không đổi. Rãnh thoát phoi tạo nên mặt tr−ớc của dao, mặt bên và đỉnh răng đ−ợc mài tạo thành góc sau nh− dao phay lăn trục vít. Tuy b−ớc của dao không đổi nh−ng góc nâng của ren lại thay đổi, do đó mặt gia công không có biên dạng thân khai suốt cả chiều dài bánh răng mà biên dạng thực tế có dạng paloid. Vì thế, loại bánh răng này còn đ−ợc gọi là bánh răng côn paloid.
O nd nct Bánh dẹt sinh Dao nbds
Hình 9.46- Sơ đồ gia côngbánh răng côn răng dạng thân khai
Ph−ơng pháp này dựa trên nguyên lý ăn khớp của dụng cụ và bánh dẹt sinh t−ởng t−ợng mà bánh này tạo nên với đĩa gá lắc l− của máy.
Dao đ−ợc gá trên đĩa gá mà trục quay của nó trùng với trục quay của bánh dẹt sinh. Trục của bánh răng gia công và bánh dẹt sinh t−ởng t−ợng cắt nhau trong mặt phẳng chia của bánh dẹt sinh. Đ−ờng sinh nón chia của dao nằm trên mặt phẳng chia của bánh dẹt sinh. Dao lăn trên bánh dẹt sinh và thực hiện thêm chuyển động quay cùng đĩa gá xung quanh trục của nó.
Để l−ỡi cắt tạo nên hình bao lên bánh răng gia công, giá mang đầu dao còn phải mang chuyển động quay chậm từ vị trí bắt đầu đến vị trí kết thúc với một góc quay gọi là góc bao hình.
Với mỗi trị số môđun pháp tuyến và với mỗi góc ăn khớp, khi gia công cần có một dao phay riêng. Nh− vậy, khi gia công một cặp bánh răng côn răng thân khai ăn khớp với nhau cần phải có hai dao, một dao xoắn phải để cắt bánh răng xoắn trái và một dao xoắn trái để cắt bánh răng xoắn phải.
Răng của bộ truyền đ−ợc sản xuất có chiều dày bằng nhau, gia công liên tục.